前沿物理教学与新课程改革

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1、前沿物理教学与新课程改革前沿物理教学与新课程改革前沿物理教学与新课程改革前沿物理教学与新课程改革前沿物理教学与新课程改革前沿物理教学与新课程改革前沿物理教学与新课程改革前沿物理教学与新课程改革前沿物理教学与新课程改革前沿物理教学与新课程改革前沿物理教学与新课程改革前沿物理教学与新课程改革前沿物理教学与新课程改革浙江师范大学数理学院　陈世鸥　王辉众所周知，近、现代物理学革命带来了科学图景的巨大变革：相对论打破了经典力学的绝对时空观，量子力学打破了可控测量过程的梦想，混沌粉碎了拉普拉斯的机械决定论……无论从外

2、延还是从内涵上看，当今物理均处于较高地位，从经典物理不能线性导出当今物理。这其间的范式转换，不仅涉及具体科学知识的变化，更主要的体现在基本思想、基本观念的变革。科学范式的转换对教育提出了新的要求。自20世纪60年代起，许多国家不约而同地将视线投向科学教育领域，尝试进行改革。其中，”美国PSSC课程、HPP课程、澳大利亚科学教育计划、英国纳菲尔德课程”等做出了卓有成效的探索，产生了深远影响。一、前沿物理的教育功能各发达国家的科学教育改革均重视前沿科学，其重点也正落实在教学内容的现代化上。如美国物理教师协会在

3、1988年发表《中学物理课程内容》的报告中就指出：“应当让中学生体验到物理学是一门发展中的科学，是现代前沿科学中最为激励人心的学科之一”。作为对国际科学教育改革的积极回应与推动，我国新一轮课改适当加大了前沿物理知识的比重，在确保基础性的前提下，对教学内容进行了一定的扬弃。新增内容的教学要求虽不高，却有助于弥补物理教学长期存在的不足。1．激发兴趣，促进学生终身学习科学是具有内在价值和工具价值的统一体，应当指向学生的技术兴趣与解放兴趣。认知兴趣有三种：技术兴趣、实践兴趣与解放兴趣。技术兴趣指向外在目标，把环境

4、当作客体。其核心是“控制”；实践兴趣指向行为自身的目的，强调理解环境以便能与环境相互作用，其核心是“理解”；解放兴趣是最基本、最“纯粹”的兴趣，它整合了自主和责任，其核心是“自我反思”。哈贝马斯认为，在经验──分析学科中体现的是技术兴趣，在历史──解释学科中体现的是实践兴趣。但两种兴趣都必须与最基本的解放兴趣相联系，只有这样，“才能作为指导认识的兴趣而不被误解，换言之，才不致陷入心理主义化和新客观主义化”。如果说经典物理学更多地表现为一种控制逻辑体现了“知识即工具”理念的话，那么前沿科学研究特别是纯科学研

5、究，则还能体现科学活动的反思向度，如人择原理、大统一理论，目前很难说有怎样的工具价值，但作为科学家对科学应然状态的一种自觉反思，这些理论的内在价值就是毋庸置疑的。将前沿物理知识渗透于教学中，让学生多了解物理学日新月异、激动人心的变化，往往能够激发他们的认知兴趣。引起内心深处的探究欲望，促进学生终身学习。2．了解科学发现的本来面目，引导学生立志创新、献身科学我们在教学中一味强调科学家是“发现”而非“发明”了科学真理，就好像真理是先验的、与人无关的存在，就算不被此科学家发现，也必然会被彼科学家发现一样。“先验

6、论”歪曲了科学发现的真实过程，严重贬低了科学家的创新，更为严重的是，似乎还容易使学生滋生惰性，产生对文本及教师的盲信盲从和过度依赖，丧失其在科学中实现自我的使命感。科学发现真的与人无关吗？1997年美国出版了资深科学记者约翰?霍根撰写的《科学的终结》一书，作者在访问了许多知名学者之后就断言：科学已经终结，伟大而又激动人心的科学发现时代已一去不复返了，一切自然科学都到了散场的地步。这种说法着实能迷惑立志于以科学为事业的青年。然而，科学真的终结了吗？考察一下物理学史就可以知道，这种说法是经不住推敲的。类似的言

7、论在历史上至少出现过两次：古希腊原子论者就曾满怀信心的自以为洞悉了一切奥秘；20世纪初物理学家迈克尔逊也曾认为除了“两朵乌云”外，科学大厦即将完成，“物理科学未来的真理将在小数点六位数字上求索”。但结果如何呢？科学始终向前，而这些言论早已变成笑柄。近、现代物理学源于对“两朵乌云”的再发现，类似地，今天的物理学也面临四个疑问：对称性破缺、看不见的夸克、类星体问题和暗物质之迷。对此，诺贝尔物理学奖获得者、著名华裔物理学家李政道认为，21世纪的物理学可能会在一些基本问题上得到突破：激发真空；微观和宏观物理的结合

8、；模拟宇宙大爆炸之初的状态；了解暗物质，了解类星体的能源，了解CP不对称的原理等。与以往相比，当今物理学要研究的问题不是变少了，而是变多了。哥德尔不完备定理证明人类不可能穷尽所有未知，科学研究就像一个画圆的过程：圆越大，接触到的空白区域也就越大。由此看来，所有“科学终结说”的宣言或预言均只是人为的虚妄，因此不能让学生耽于神话，由此滋生惰性，不思进取。前沿物理体现了对前人的质疑与超越，在本质上是一种前喻文化。有意识地将其渗透于教